湿热环境下水泥砂浆力学性能试验探究

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1、湿热环境下水泥砂浆力学性能试验探究　　摘要：实验研究了湿热环境对水泥砂浆试件抗压强度的影响。实验中，水泥砂浆试件在水中养护以模拟潮湿环境，养护温度梯度分别设为20℃，35℃，50℃，75℃，在龄期分别为3d，28d，3个月时测试水泥砂浆试件的轴心抗压强度。研究结果表明，水泥砂浆试件在水中养护，适当的提高水泥砂浆试件养护温度有利于其强度的发展，超过50℃时，水泥砂浆试件养护温度的提高对其强度有不利影响。关键词:热害;强度;湿热;龄期中图分类号：TQ177.6+2文献标识码：A4随着隧道施工技术的不断进步，隧道建设逐渐向长大深埋方向发展。深埋长隧道由于其埋深大，穿越的不同地质单元多

2、，因而除了具有一般浅埋隧道的工程地质问题外，还有一系列特殊的比浅埋隧道更为严重的地质灾害问题，其中较为突出的就是高温地热问题。通常，当地温超过30℃时，便称为热害（高地温），隧道工程中若发生高地温问题，一方面将恶化作业环境，降低劳动生产率，并严重威胁到施工人员的生命安全；另一方面将影响到施工材料的选取和工程材料的耐久性。在高温矿井下作业，不但劳动生产率会下降，损害工人身体，而且严重威胁井下安全，并易引发灾害和事故。水泥砂浆试件在湿热环境条件下物理力学指标和施工工艺参数与常温状态下不同，因此开展本研究。一、研究意义近几年来，随着对地下空间的不断开发，越来越多工程地质问题的出现不断

3、的考验着工程技术的革新，其中较为突出的就是高温地热问题。法国贝勒多纳隧道长18.13km，最大埋深2000m，两端掘进，岩层温度达35℃，除正常通风外，还在高温地带设置空调器以保证开挖顺利进行。瑞士圣哥达隧道地温达到55.4℃，采用通风、冷却等施工措施，日本安房公路隧道长4350m，隧道内有最高温度为73℃的热水涌出。锚杆支护是隧道地下空间较为常用的支护方式，锚杆以其受力可靠，施工灵活，对岩土体干扰小，作业安全和见效快等突出优点受到工程界的青睐。在当前的隧道支护体系中，锚杆是一种十分有效的支护方式，其运用也非常广泛。全长粘结式锚杆在湿热环境条件下物理力学指标和施工工艺参数与常温

4、状态下不同，因此，高地热及高温水（汽）作用可能导致水泥砂浆灌浆料回弹量增大，后期强度大幅度下降等问题。而水泥砂浆灌浆料作为直接与基层（岩石、岩土）粘结起加固、支护作用，其性能和效果直接反应的是本身发挥的支护作用，而间接上还会影响到防水、隔热以及衬砌混凝土的性能和耐久性。所以，全长粘结式锚杆的热害问题势待研究。为了剖析高地温对全长粘结式锚杆性能的影响，需要研究湿热环境对水泥砂浆试件力学性能的影响。4二、实验（一）原料试验试件在制备过程中采用都江堰拉法基水泥厂生产的32.5R级复合硅酸盐水泥，密度为3.0g/cm3；试验过程中水泥浆拌合用水为自来水，符合《混凝土用水》JGJ63-2

5、006规范要求；所用河砂细度模数为4.75；水泥砂浆配合比为水:水泥:砂=0.36:1:0.56。（二）试验方法在研究湿热环境下水泥砂浆试件力学性能实验中，试件成型为70*70*70mm3水泥砂浆试件，试件总数36个（3d，28d，3个月三个龄期；20℃，35℃，50℃，75℃四种养护环境），为减小实验误差，在相同养护环境下相同龄期的三个试件的抗压强度平均值做数据分析。试件成型后放在室温下养护，养护24h脱模。之后分别放入相应养护条件中养护（见表1）3d，28d，3个月后在万能试验仪下进行轴心抗压实验并记录数据。表1.养护条件4每个养护条件下的水泥砂浆试件分别在3d，28d，3

6、个月后分批从养护环境中取出，将试件表面擦拭干净并用电子千分尺测量受压面边长，并在试验数据纸上做好记录，之后将水泥砂浆试件放在万能试验仪下进行轴心抗压实验并记录数据。三、实验结果和讨论图1.水泥砂浆试件在不同龄期不同养护温度下抗压强度曲线3d与28d的水泥砂浆试件随养护温度的变化趋势相同：在一定范围内随着温度的升高抗压强度提高，当养护温度到50℃出现抗压强度最低值随后随温度的上升水泥砂浆试件的抗压强度提高。对养护3个月的水泥砂浆试件，其轴心抗压强度先随温度的升高而升高，随后随温度的升高而降低，在50℃左右到达峰值（见图1.）。相对较低的温度会减慢水化反应进而影响抗压强度，高温也会

7、对水化反应产生不良影响，降低其抗压强度。四、参考文献[1]黄颖星，严生，蔡安兰，邓敏.养护条件对水泥砂浆干缩性能的影响.南京工业大学学报2006.[2]姚名甫，詹炳根，惠玲.高性能混凝土的养护.工业建筑.2006.4